(57)【要約】【課題】近接場光を発生させる端面上における近接場光の発光位置が、磁極端に十分近い位置となるように設置可能な表面プラズモン・アンテナを提供する。【解決手段】この表面プラズモン・アンテナは、光と表面プラズモンモードで結合する部分を有しており、この部分から近接場光が発生する近接場光発生端面まで伸長したエッジであって、この光によって励起される表面プラズモンを伝播させるためのエッジを備えている。この表面プラズモンが伝播するエッジは、非常に狭い伝播領域となっている。従って、プラズモン・アンテナの形成の際に研磨加工後の研磨面として現れる近接場光発生端面のサイズを非常に小さくし、その上で確実に表面プラズモンが伝播されてくるようにすることが可能となる。さらに、近接場光発生端面の形状及びサイズを調整することによって、この近接場光発生端面上での近接場光の発光位置を調整することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光と表面プラズモンモードで結合する部分を有しており、該部分から近接場光が発生する近接場光発生端面まで伸長したエッジであって、該光によって励起される表面プラズモンを伝播させるためのエッジを備えていることを特徴とするプラズモン・アンテナ。
【請求項２】
前記エッジの少なくとも一部は、前記近接場光発生端面に向かうにつれて、前記プラズモン・アンテナの該エッジとは反対側の端面に近づくように伸長していることを特徴とする請求項１に記載のプラズモン・アンテナ。
【請求項３】
前記エッジの前記近接場光発生端面近傍の部分が、前記プラズモン・アンテナの該エッジとは反対側の端面に対して平行に伸長していることを特徴とする請求項１に記載のプラズモン・アンテナ。
【請求項４】
前記プラズモン・アンテナの近接場光発生端面は、前記エッジの端を１つの頂点とする三角形状を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズモン・アンテナ。
【請求項５】
前記近接場光発生端面上での近接場光の発生位置が、前記エッジの端としての前記頂点とは反対側となっていることを特徴とする請求項４に記載のプラズモン・アンテナ。
【請求項６】
前記近接場光発生端面は、３０ナノメートル以下の高さを有する三角形状を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズモン・アンテナ。
【請求項７】
前記プラズモン・アンテナの近接場光発生端面は、前記エッジの端を１つの頂点とする菱形状を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズモン・アンテナ。
【請求項８】
前記プラズモン・アンテナは、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌからなるグループから選択された１つによって、又はこれら元素のうちの複数の合金によって形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のプラズモン・アンテナ。
【請求項９】
表面プラズモンを励起するための光を伝播させる導波路と、
請求項１から８のいずれか１項に記載のプラズモン・アンテナと
を備えた近接場光発生素子であって、
前記光と表面プラズモンモードで結合する前記エッジの部分が、前記導波路の側面の一部に所定の間隔をもって対向している部分である
ことを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項１０】
前記近接場光発生端面上での近接場光の発生位置が、前記導波路とは反対側となっていることを特徴とする請求項９に記載の近接場光発生素子。
【請求項１１】
前記導波路の側面の一部と該一部に対向している前記エッジの部分とに挟まれた部分が、前記導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の近接場光発生素子。
【請求項１２】
媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
請求項９から１１のいずれか１項に記載の近接場光発生素子と
を備えた近接場光発生素子であって、
前記近接場光発生端面は、媒体対向面に達している
ことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１３】
前記導波路は、前記プラズモン・アンテナの前記磁極とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１４】
前記プラズモン・アンテナの媒体対向面側の部分が、媒体対向面に向かうにつれて、前記磁極の媒体対向面側の端部に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１３に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１５】
前記磁極の媒体対向面側の部分が、媒体対向面に向かうにつれて、前記プラズモン・アンテナの媒体対向面側の端部に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１３に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１６】
前記プラズモン・アンテナの前記エッジとは反対側の端面の媒体対向面側の部分が、媒体対向面に向かうにつれて、前記エッジに近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１５に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１７】
前記導波路の側面の一部と該一部に対向している前記エッジの部分とに挟まれた部分が、前記導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっており、該緩衝部が、導波路を覆うように形成された保護層の一部である、請求項１２から１６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１８】
前記エッジは、前記プラズモン・アンテナの該エッジとは反対側の端面を覆う材料の屈折率と同じか、又はそれよりも高い屈折率を有する材料で覆われていることを特徴とする請求項１２から１７のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項１９】
前記プラズモン・アンテナと前記磁極との間であって、該プラズモン・アンテナの前記エッジとは反対側の端面を覆うように熱伝導層が設けられている、請求項１８に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２０】
媒体対向面上における、前記プラズモン・アンテナの近接場光発生端面と前記磁極の端面との間隔が、少なくとも２０ナノメートルであることを特徴とする請求項１２から１９のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２１】
請求項１２から２０のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録ヘッドと、該熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えている、ヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２２】
請求項２１に記載された少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該少なくとも１つの磁気記録媒体に対して該熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、該記録回路が、前記表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を照射されることによって近接場光を発生させる表面プラズモン・アンテナ及び近接場光発生素子に関する。また、本発明は、磁気記録媒体に近接場光を照射し、磁気記録媒体の異方性磁界を低下させてデータの記録を行う熱アシスト磁気記録に用いるヘッドに関し、さらに、このようなヘッドを備えた磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッド及び磁気記録媒体のさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドとしては、現在、読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ）素子と書き込み用の電磁変換素子とを積層した構造である複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
一方、磁気記録媒体は、いわば磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造となっている。ここで、１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかしながら、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
この問題への対策として、磁性微粒子の磁気異方性エネルギーＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、磁気記録媒体の異方性磁界（保磁力）の増加をもたらす。これに対して、薄膜磁気ヘッドによる書き込み磁界強度の上限は、ヘッド内の磁気コアを構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、磁気記録媒体の異方性磁界が、この書き込み磁界強度の上限から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。現在、このような熱安定性の問題を解決する１つの方法として、ＫＵの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に磁気記録媒体に熱を加えることによって、異方性磁界を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。
【０００５】
この熱アシスト磁気記録方式においては、照射されたレーザ光によって励起されたプラズモンから近接場光を生成する金属片である近接場光プローブ、いわゆるプラズモン・アンテナを用いる方法が一般に知られている。例えば、特許文献１においては、基板上に形成された円錐体等の形状をした金属の散乱体と、その散乱体の周辺に形成された誘電体等の膜とを備えたプラズモン・アンテナが開示されている。また、特許文献２においては、プラズモン・アンテナが、その照射される面が磁気記録媒体に垂直となるように、垂直磁気記録用ヘッドの主磁極に接する位置に形成された構成が開示されている。また、特許文献３においては、プラズモン・アンテナの先端を優先的に磁気記録媒体に近づけることによって、磁気記録媒体に対してより強い近接場光の照射を試みた技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献３】特開２００３−１１４１８４号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０２４９４５１号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Michael Hochberg 他３名，“Integrated Plasmon and dielectric waveguides”，OPTICS EXPRESS ２００４年，第１２巻，第２２号，ｐ．５４８１−５４８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このように、近接場光発生部としてプラズモン・アンテナを用いて熱アシスト磁気記録を実現しようとした場合、以下に述べるような困難な問題が生じ得る。
【０００９】
すなわち、プラズモン・アンテナは、上述したように、自身に照射されたレーザ光を近接場光に変換するが、その光利用効率は、高くとも１０％程度であることが知られている。すなわち、照射されたレーザ光の多くの部分は、プラズモン・アンテナ表面での反射分を除くと、プラズモン・アンテナ内で熱エネルギーに変わってしまう。ここで、プラズモン・アンテナのサイズは、レーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、プラズモン・アンテナは非常な高温となる。例えば、一辺が３００ｎｍ（ナノメートル）の正三角形の平板であって厚さが５０ｎｍである、Ａｕで形成されたプラズモン・アンテナが、室温において１７ｍＷのレーザ光を吸収した場合、その温度は、５００℃に達するというシミュレーション結果が得られている。
【００１０】
このような温度上昇によって、プラズモン・アンテナは熱膨張し、媒体対向面から磁気記録媒体の方に向かって突出する。その結果、磁気記録媒体からデータ信号又はサーボ信号を読み出すための読み出しヘッド素子における媒体対向面に達した端が、相対的に磁気記録媒体から遠ざかってしまう事態が起こり得る。この場合、プラズモン・アンテナを用いて近接場光を磁気記録媒体に照射する書き込み時において、サーボ信号を良好に読み出すことが困難となる。さらに、プラズモン・アンテナのこの非常な高温下では、プラズモン・アンテナの電気抵抗も相当に高くなる。すなわち、プラズモン・アンテナ内の自由電子の熱擾乱が大きくなるので、上述したプラズモン・アンテナの光利用効率をさらに劣化させてしまう場合も生じ得る。
【００１１】
これに対して、本願発明者等は、導波路を伝播するレーザ光をプラズモン・アンテナに直接照射するのではなく、このレーザ光とプラズモン・アンテナとを表面プラズモンモードで結合させ、励起させた表面プラズモンを媒体対向面にまで伝播させて近接場光を得る近接場光発生素子を考案している。以後、この素子におけるプラズモン・アンテナを表面プラズモン・アンテナと呼ぶ。この近接場光発生素子においては、レーザ光が直接表面プラズモン・アンテナに照射されないので表面プラズモン・アンテナの温度が過度に上昇しない。また、レーザ光と表面プラズモン・アンテナとを表面プラズモンモードで結合させる部分を、データを書き込むための書き込み磁界を発生させる磁極とは反対側に設けることによって、レーザ光の磁極への吸収を防止し、表面プラズモン・アンテナに照射される光量を確保している。なお、表面プラズモンモードを誘起する技術は、非特許文献１及び特許文献４にも記載されている。
【００１２】
このような近接場光発生素子においても、実際に熱アシスト磁気記録を行う場合、媒体対向面において、表面プラズモン・アンテナの端と磁極端とは、互いにできるだけ近くに位置するように設けられる必要がある。具体的には、トラックに沿った方向における両者の距離が、１００ｎｍ以下となるように設定されることが好ましい。これにより、磁気記録媒体上の近接場光を照射した位置において、磁極からの書き込み磁界の磁界勾配を十分に大きくすることが可能となる。
【００１３】
さらに、同様の理由から、表面プラズモン・アンテナの端面上における近接場光の発光位置をできるだけ磁極寄りにすることも求められる。このため、例えば、表面プラズモン・アンテナの媒体対向面近傍における厚みを非常に小さくすることが考えられる。しかしながら、このような媒体対向面近傍における微小な厚みを得るためには、ヘッド製造の際の媒体対向面を形成する研磨加工工程において、非常に高い研磨加工精度を実現しなければならず、実施が困難である。一方、研磨加工精度を高める代わりに、表面プラズモン・アンテナにおいて表面プラズモンが伝播する伝播面の傾斜を緩やかにして、研磨加工後の媒体対向面近傍における厚みを非常に小さくすることも考えられる。しかしながら、この場合、表面プラズモンが伝播する距離が長くなり、表面プラズモン・アンテナへのエネルギー吸収が大きくなって伝播損失が増大してしまう。
【００１４】
従って、本発明の目的は、近接場光を発生させる端面上における近接場光の発光位置が、磁極端に十分近い位置となるように設置可能な表面プラズモン・アンテナを提供することにあり、このような表面プラズモン・アンテナを備えた近接場光発生素子を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、磁気記録媒体上において書き込み位置を適切に加熱することが可能な熱アシスト磁気記録ヘッドを提供することにあり、このようなヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を提供することにあり、さらに、このようなＨＧＡを備えた磁気記録装置を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、過度の温度上昇が回避可能な近接場光発生素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明について説明する前に、本明細書において用いられる用語の定義を行う。本発明による磁気記録ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された積層構造若しくは素子構造において、基準となる層又は素子から見て、基板側を「下方」とし、その反対側を「上方」とする。また、本発明による磁気ヘッドの実施形態において、必要に応じ、いくつかの図面中、「Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向」を規定している。ここで、Ｚ軸方向は、上述した「上下方向」であり、＋Ｚ側がトレーリング側に相当し、−Ｚ側がリーディング側に相当する。また、Ｙ軸方向をトラック幅方向とし、Ｘ軸方向をハイト方向とする。
【００１７】
また、磁気記録ヘッド内に設けられた導波路の「側面」とは、導波路を取り囲む端面のうち、導波路を伝播する光の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直な端面以外の端面を指すものとする。従って、「上面」又は「下面」もこの「側面」の１つであり、この「側面」は、コアに相当する導波路において伝播する光が全反射し得る面となる。
【００１８】
本発明によれば、光と表面プラズモンモードで結合する部分を有しており、この部分から近接場光が発生する近接場光発生端面まで伸長したエッジであって、この光によって励起される表面プラズモンを伝播させるためのエッジを備えているプラズモン・アンテナが提供される。
【００１９】
このようなプラズモン・アンテナにおいては、表面プラズモンが伝播するエッジは、非常に狭い伝播領域となっている。従って、プラズモン・アンテナの形成の際に研磨加工後の研磨面として現れる近接場光発生端面のサイズを非常に小さくし、その上で確実に表面プラズモンが伝播されてくるようにすることが可能となる。さらに、近接場光発生端面の形状及びサイズを調整することによって、この近接場光発生端面上での近接場光の発光位置を調整することが可能となる。
【００２０】
この本発明による表面プラズモン・アンテナにおいて、エッジの少なくとも一部は、近接場光発生端面に向かうにつれて、プラズモン・アンテナのエッジとは反対側の端面に近づくように伸長していることが好ましい。また、この場合、エッジの前記近接場光発生端面近傍の部分が、プラズモン・アンテナのエッジとは反対側の端面に対して平行に伸長していることも好ましい。
【００２１】
さらに、この本発明による表面プラズモン・アンテナにおいて、プラズモン・アンテナの近接場光発生端面は、エッジの端を１つの頂点とする三角形状を有していることも好ましい。また、近接場光発生端面上での近接場光の発生位置が、エッジの端としての頂点とは反対側となっていることも好ましい。この際、近接場光発生端面は、３０ナノメートル又はそれ以下の高さを有する三角形状を有していることが好ましく、２０ナノメートル又はそれ以下の高さを有する三角形状を有していることがより好ましい。また、プラズモン・アンテナの近接場光発生端面と磁極の端面との間隔が、少なくとも２０ナノメートルであることが好ましく、少なくとも３０ナノメートルであることがより好ましい。これにより、この表面プラズモン・アンテナを熱アシスト磁気記録に用いる場合、近接場光発生端面上での近接場光の発光位置を、磁極端面により近づけることができ、磁気記録媒体における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界をより確実に印加することができる。なお、プラズモン・アンテナの近接場光発生端面が、エッジの端を１つの頂点とする菱形状を有していることも好ましい。さらに、プラズモン・アンテナは、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌからなるグループから選択された１つによって、又はこれら元素のうちの複数の合金によって形成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、さらに、表面プラズモンを励起するための光を伝播させる導波路と、
この光と表面プラズモンモードで結合する部分であって導波路の側面の一部に所定の間隔をもって対向している部分を有しており、この部分から近接場光が発生する近接場光発生端面まで伸長したエッジであって、この光によって励起される表面プラズモンを伝播させるためのエッジを備えているプラズモン・アンテナと
を備えている近接場光発生素子が提供される。この近接場光発生素子においては、近接場光発生端面上での近接場光の発生位置が、導波路とは反対側となっていることも好ましい。
【００２３】
本発明によれば、さらにまた、媒体対向面側の端面から書き込み磁界を発生させる磁極と、
表面プラズモンを励起するための光を伝播させる導波路と、
この光と表面プラズモンモードで結合する部分であって導波路の側面の一部に所定の間隔をもって対向している部分を有しており、この部分から媒体対向面に達しており近接場光が発生する近接場光発生端面まで伸長したエッジであって、この光によって励起される表面プラズモンを伝播させるためのエッジを備えているプラズモン・アンテナと
を備えている熱アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【００２４】
このような熱アシスト磁気記録ヘッドにおいては、近接場光発生端面の形状及びサイズを調整することによって、近接場光発生端面上での近接場光の発光位置を、磁極により近い位置に設定することができる。これにより、磁気記録媒体における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。その結果、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【００２５】
この本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、導波路は、プラズモン・アンテナの磁極とは反対側に設けられていることが好ましい。また、この場合において、プラズモン・アンテナの媒体対向面側の部分が、媒体対向面に向かうにつれて、磁極の媒体対向面側の端部に近づくように傾斜していることも好ましい。一方、磁極の媒体対向面側の部分が、媒体対向面に向かうにつれて、プラズモン・アンテナの媒体対向面側の端部に近づくように傾斜していることも好ましい。さらに、この磁極部分が傾斜している場合において、プラズモン・アンテナのエッジとは反対側の端面の媒体対向面側の部分が、媒体対向面に向かうにつれて、エッジに近づくように傾斜していることも好ましい。
【００２６】
また、導波路の側面の一部とこの一部に対向しているエッジの部分とに挟まれた部分が、導波路の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部となっていることが好ましい。この際、この緩衝部が、導波路を覆うように形成された保護層の一部であることも好ましい。さらに、プラズモン・アンテナに設けられたエッジは、プラズモン・アンテナのエッジとは反対側の端面を覆う材料の屈折率と同じか、又はそれよりも高い屈折率を有する材料で覆われていることが好ましい。この場合、プラズモン・アンテナと磁極との間であって、プラズモン・アンテナのエッジとは反対側の端面を覆うように熱伝導層が設けられていることも好ましい。
【００２７】
本発明によれば、さらにまた、以上に述べた熱アシスト磁気記録ヘッドと、この熱アシスト磁気記録ヘッドを支持するサスペンションとを備えている、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）が提供される。
【００２８】
本発明によれば、さらにまた、以上に述べた少なくとも１つのＨＧＡと、少なくとも１つの磁気記録媒体と、この少なくとも１つの磁気記録媒体に対して熱アシスト磁気記録ヘッドが行う書き込み動作を制御するための記録回路とを備えている磁気記録装置であって、この記録回路が、表面プラズモンを励起するための光を発生させる光源の動作を制御するための発光制御回路をさらに備えている磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、表面プラズモン・アンテナの近接場光を発生させる端面上における近接場光の発光位置が、磁極端に十分近い位置となるように設置可能となる。また、近接場光発生素子の過度の温度上昇が回避可能となる。また、本発明によれば、磁気記録媒体上において書き込み位置を適切に加熱することが可能な熱アシスト磁気記録が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明による熱アシスト磁気記録ヘッドの要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【図４】本発明に係る導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極層の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明に係る表面プラズモン・アンテナ及び電磁変換素子のヘッド部端面上での端面の形状を示す平面図である。
【図６】本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【図７】本発明による表面プラズモン・アンテナにおける種々の実施形態を示す概略図である。
【図８Ａ】本発明による導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図８Ｂ】本発明による導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図８Ｃ】本発明による導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図８Ｄ】本発明による導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【図９】図１に示した磁気ディスク装置の記録再生及び発光制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】表１〜４に示された近接場光のヘッド部端面（媒体対向面）上での発光位置を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００３２】
図１は、本発明による磁気記録装置及びＨＧＡの一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図においては、ＨＧＡの磁気記録媒体表面に対向する側が上になって表示されている。
【００３３】
図１に示した磁気記録装置としての磁気ディスク装置は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、磁気記録媒体としての複数の磁気ディスク１０と、複数の駆動アーム１４が設けられたアセンブリキャリッジ装置１２と、各駆動アーム１４の先端部に取り付けられており薄膜磁気ヘッドである熱アシスト磁気記録ヘッド２１を備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１７と、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する熱アシスト磁気記録用のレーザ光を発生させる光源であるレーザダイオードの発光動作を制御するための記録再生及び発光制御回路１３とを備えている。
【００３４】
磁気ディスク１０は、本実施形態において、垂直磁気記録用であり、ディスク基板に、軟磁性裏打ち層、中間層及び磁気記録層（垂直磁化層）が順次積層された構造を有している。アセンブリキャリッジ装置１２は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１を、磁気ディスク１０の磁気記録層に形成されており記録ビットが並ぶトラック上に位置決めするための装置である。同装置内において、駆動アーム１４は、ピボットベアリング軸１６に沿った方向にスタックされており、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってこの軸１６を中心にして角揺動可能となっている。なお、本発明に係る磁気ディスク装置の構造は、以上に述べた構造に限定されるものではない。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及び熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００３５】
同じく図１によれば、ＨＧＡ１７において、サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００に固着されており弾性を有するフレクシャ２０１と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２とを備えている。また、フレクシャ２０１上には、リード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３が設けられている。熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、各磁気ディスク１０の表面に対して所定の間隔（浮上量）をもって対向するように、サスペンション２０の先端部であってフレクシャ２０１に固着されている。さらに、配線部材２０３の一端が、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の端子電極に電気的に接続されている。
【００３６】
なお、サスペンション２０の構造も、以上に述べた構造に限定されるものではない。図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップが装着されていてもよい。
【００３７】
図２は、本発明による熱アシスト磁気記録ヘッド２１の一実施形態を示す斜視図である。
【００３８】
図２によれば、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、スライダ２２及び光源ユニット２３を備えている。スライダ２２は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面である浮上面（ＡＢＳ）２２００を有するスライダ基板２２０と、ＡＢＳ２２００とは垂直な素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１とを備えている。また、光源ユニット２３は、アルチック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されており、接着面２３００を有するユニット基板２３０と、接着面２３００とは垂直な光源設置面２３０２に設けられた光源としてのレーザダイオード４０とを備えている。ここで、スライダ２２と光源ユニット２３とは、スライダ基板２２０の背面２２０１とユニット基板２３０の接着面２３００とを接面させて、互いに接着されている。ここで、スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ基板２２０のＡＢＳ２２００とは反対側の端面のことである。なお、熱アシスト磁気記録ヘッド２１は、光源ユニット２３を用いずに、レーザダイオード４０がスライダ２２に直接搭載された形態であってもよい。
【００３９】
スライダ２２のスライダ基板２２０の素子形成面２２０２上に形成されたヘッド部２２１は、磁気ディスクからデータを読み出すためのＭＲ素子３３と磁気ディスクにデータを書き込むための電磁変換素子３４とから構成されるヘッド素子３２と、光源ユニット２３に備えられたレーザダイオード４０からのレーザ光を媒体対向面側に導くための導波路３５と、導波路３５と共に近接場光発生素子を構成する表面プラズモン・アンテナ３６と、ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４、導波路層３５及び表面プラズモン・アンテナ３６を覆うように素子形成面２２０２上に形成された保護層３８と、保護層３８の上面に露出しておりＭＲ素子３３に電気的に接続された一対の端子電極３７０と、同じく保護層３８の上面に露出しており電磁変換素子３４に電気的に接続された一対の端子電極３７１とを備えている。これらの端子電極３７０及び３７１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続される。
【００４０】
ＭＲ素子３３、電磁変換素子３４及び表面プラズモン・アンテナ３６の一端は、ヘッド部２２１の媒体対向面であるヘッド部端面２２１０に達している。ここで、ヘッド部端面２２１０とＡＢＳ２２００とが熱アシスト磁気記録ヘッド２１全体の媒体対向面をなしている。実際の書き込み又は読み出し時においては、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ素子３３及び電磁変換素子３４の端が、磁気ディスクの磁気記録層の表面と適当なマグネティックスペーシングを介して対向することになる。この状態において、ＭＲ素子３３が磁気記録層からのデータ信号磁界を感受して読み出しを行い、電磁変換素子３４が磁気記録層にデータ信号磁界を印加して書き込みを行う。ここで、書き込みの際、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から導波路３５を通って伝播してきたレーザ光が、後に詳述するように、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合し、表面プラズモン・アンテナ３６に表面プラズモンを励起する。この表面プラズモンが、後述する表面プラズモン・アンテナ３６に設けられた伝播エッジを、ヘッド部端面２２１０に向けて伝播することにより、表面プラズモン・アンテナ３６のヘッド部端面２２１０側の端において、近接場光が発生する。この近接場光が磁気ディスク表面に達し、磁気ディスクの磁気記録層部分を加熱し、それにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その結果、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００４１】
図３は、熱アシスト磁気記録ヘッド２１の要部の構成を概略的に示す、図２のＡ面による断面図である。
【００４２】
図３によれば、ＭＲ素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、対となってＭＲ積層体３３２及び絶縁層３８１を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含み、素子形成面２２０２上に形成された絶縁層３８０上に形成されている。上下部シールド層３３４及び３３０は、ＭＲ積層体３３２が雑音となる外部磁界を受けることを防止する。上下部シールド層３３４及び３３０は、例えばフレームめっき法又はスパッタリング法等によって形成された磁性層であり、例えばＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＦｅＳｉＡｌ（センダスト）、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ若しくはＣｏＺｒＴａＣｒ等、又はこれらの材料の多層膜等の軟磁性材料からなり、厚さは、例えば０.５〜３μｍ程度である。
【００４３】
ＭＲ積層体３３２は、ＭＲ効果を利用して信号磁界を感受する感磁部であり、例えば、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＩＰ-ＧＭＲ積層体、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ-ＧＭＲ）効果を利用したＣＰＰ-ＧＭＲ積層体、又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用したＴＭＲ積層体であってよい。これらのＭＲ効果を利用したＭＲ積層体３３２はいずれにおいても、高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ積層体又はＴＭＲ積層体である場合、上下部シールド層３３４及び３３０は、電極としての役割も果たす。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ積層体である場合、ＭＲ積層体３３２と上下部シールド層３３４及び３３０それぞれとの間には絶縁層が設けられ、さらに、ＭＲ積層体３３２に電気的に接続されたＭＲリード層が設けられる。
【００４４】
ＭＲ積層体３３２は、例えば、ＴＭＲ積層体である場合、例えばＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ（ナノメートル）程度の反強磁性層と、例えばＣｏＦｅ等からなる２つの強磁性層がＲｕ等の非磁性金属層を間に挟んだ構造を有しており、反強磁性層によって磁化方向が固定されている磁化固定層と、例えばＡｌ、ＡｌＣｕ等からなる厚さ０.５〜１ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によって又は自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなるトンネルバリア層と、例えば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成されておりトンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす磁化自由層とが、順次積層された構造を有していてもよい。
【００４５】
同じく図３によれば、電磁変換素子３４は、垂直磁気記録用であって、主磁極層３４０と、ギャップ層３４１と、書き込みコイル層３４３と、コイル絶縁層３４４と、ライトシールド層３４５とを備えている。
【００４６】
主磁極層３４０は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３８４上に形成されており、書き込みコイル層３４３に書き込み電流を印加することによって発生した磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）まで収束させながら導くための導磁路である。主磁極層３４０は、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１が順次積層された構造を有している。このうち、主磁極３４００は、ヘッド部端面２２１０に達しており、トラック幅方向の小さな幅ＷＰ（図５）を有する第１の主磁極部３４００ａと、この第１の主磁極部３４００ａ上であって第１の主磁極部３４００ａの後方（＋Ｘ側）に位置している第２の主磁極部３４００ｂとを有している。このように、第１の主磁極部３４００ａが小さな幅ＷＰを有することによって、微細な書き込み磁界が発生可能となり、トラック幅を高記録密度化に対応した微小値に設定可能となる。主磁極３４００は、主磁極本体部３４０１よりも高い飽和磁束密度を有する軟磁性材料から形成されており、例えば、Ｆｅが主成分である鉄系合金材料である、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等の軟磁性材料から形成される。第１の主磁極部３４００ａの厚さは、例えば、０.１〜０.８μｍである。
【００４７】
ギャップ層３４１は、主磁極層３４０とライトシールド層３４５とをヘッド端面３００近傍において磁気的に分離させるためのギャップを形成する。ギャップ層３４１は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２（二酸化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）若しくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非磁性絶縁材料、又はＲｕ（ルテニウム）等の非磁性導電材料で構成されている。ギャップ層３４１の厚さは、主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間のギャップを規定しており、例えば、０.０１〜０.５μｍ程度である。
【００４８】
書き込みコイル層３４３は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）等の絶縁材料からなる絶縁層３４２１上において、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層３４５との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部３４０２を中心として巻回するスパイラル構造を有している。この書き込みコイル層３４３は、例えば、Ｃｕ（銅）等の導電材料から形成されている。ここで、加熱キュアされたフォトレジスト等の絶縁材料からなる書き込みコイル絶縁層３４４が、書き込みコイル層３４３を覆っており、書き込みコイル層３４３と主磁極層３４０及びライトシールド層３４５との間を電気的に絶縁している。書き込みコイル層３４３は、本実施形態において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。また、巻き数も図３での数に限定されるものではなく、例えば、２〜７ターンに設定され得る。
【００４９】
ライトシールド層３４５は、ヘッド部端面２２１０に達しており、磁気ディスクの磁気記録層（垂直磁化層）の下に設けられた軟磁性裏打ち層から戻ってきた磁束のための導磁路としての役割を果たす。ライトシールド層３４５の厚さは、例えば、０.５〜５μｍ程度である。また、ライトシールド層３４５において、主磁極層３４０と対向する部分は、同じくヘッド部端面２２１０に達しており、主磁極層３４０から発して広がった磁束を取り込むためのトレーリングシールド３４５０となっている。トレーリングシールド３４５０は、本実施形態において、絶縁層３４２０及び主磁極本体部３４０１とともに平坦化されていて、第１の主磁極部３４００ａのみならず主磁極本体部３４０１よりも大きなトラック幅方向の幅を有している。このようなトレーリングシールド３４５０を設けることによって、トレーリングシールド３４５０の端部と第１の主磁極部３４００ａとの間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートが低減可能となる。また、ライトシールド層３４５は、軟磁性材料から形成されるが、特に、トレーリングシールド３４５０は、高飽和磁束密度を有する、ＮｉＦｅ（パーマロイ）又は主磁極３４００と同様の鉄系合金材料等から形成される。
【００５０】
同じく図３によれば、導波路３５及び表面プラズモン・アンテナ３６は、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４との間に設けられており、ヘッド部２２１内の光学系である近接場光発生素子をなす。ここで、導波路３５は、素子形成面２２０２と平行であってヘッド部端面２２１２に達した端面３５２からヘッド部端面２２１０側の端面３５０まで伸長している。また、導波路３５の上面（側面）の一部と表面プラズモン・アンテナ３６の（伝播エッジ３６０（図４）を含む）下面の一部とは、所定の間隔をもって対向しており、これら一部に挟まれた部分は、導波路３５の屈折率よりも低い屈折率を有する緩衝部５０となっている。緩衝部５０は、導波路３５を伝播するレーザ光を、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。なお、この緩衝部５０は、保護層３８の一部である絶縁層３８４の一部であってもよいし、絶縁層３８４とは別に設けられた新たな層であってもよい。これら、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び緩衝部５０については、後に図４を用いて詳細に説明を行う。
【００５１】
また、本実施形態においては、ＭＲ素子３３と電磁変換素子３４（導波路３５）との間に、絶縁層３８２及び３８３に挟まれた素子間シールド層３９が設けられている。この素子間シールド層３９は、電磁変換素子３４より発生する磁界からＭＲ素子３３をシールドする役割を果たしており、上下部シールド層３３４及び３３０と同じ軟磁性材料で形成されていてもよい。なお、素子間シールド層３９は必ずしも必要ではなく、素子間シールド層３９が存在しない形態も本発明の範囲内となる。また、この素子間シールド層３９と導波路３５との間に、バッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、電磁変換素子３４から発生してＭＲ効果素子３３の上下部シールド層３３４及び３３０を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み動作又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るものである。
【００５２】
同じく図３によれば、レーザダイオード４０として、ＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の、通信用、光学系ディスクストレージ用又は材料分析用等として通常用いられているものが使用可能であり、放射されるレーザ光の波長λＬは、例えば３７５ｎｍ〜１.７μｍの範囲内のいずれの値であってもよい。具体的には例えば、可能波長領域が１.２〜１.６７μｍとされているＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ４元混晶系レーザダイオードを用いることもできる。レーザダイオード４０は、上部電極４０ａと、活性層４０ｅと、下部電極４０ｉとを含む多層構造を有している。この多層構造の劈開面の前後には、全反射による発振を励起するためのＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等からなる反射層が形成されており、反射層４２に、開口が、発光中心４０００を含む活性層４０ｅの位置に設けられている。ここで、レーザダイオード４０の厚みＴＬＡは、例えば、６０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００５３】
また、このレーザダイオード４０の駆動においては、磁気ディスク装置内の電源が使用可能である。実際、磁気ディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を有している。また、レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、磁気ディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。実際には、下部電極４０ｉに電気的に接続された端子電極４１０と上部電極４０ａに電気的に接続された端子電極４１１との間に、この電源によって所定の電圧を印加し、レーザダイオード４０を発振させることによって、反射層４２の発光中心４０００を含む開口からレーザ光が放射される。
【００５４】
なお、レーザダイオード４０及び駆動端子電極４１０及び４１１は、上述した実施形態に限定されるものではない。また、熱アシスト磁気記録ヘッド２１がレーザダイオード４０を備えておらず、磁気ディスク装置内に設けられたレーザダイオードの発光中心と導波路３５の端面３５２とが、例えば光ファイバを用いて接続されていてもよい。
【００５５】
光源ユニット２３は、ユニット基板２３０と、ユニット基板２３０の光源設置面２３０２に設けられたレーザダイオード４０と、レーザダイオード４０の下面４０１をなす電極に電気的に接続された端子電極４１０と、レーザダイオード４０の上面４０３をなす電極に電気的に接続された端子電極４１１とを備えている。これらの端子電極４１０及び４１１は、フレクシャ２０１（図１）に設けられた配線部材２０３の接続パッドに電気的に接続されている。この両電極４１０及び４１１を介してレーザダイオード４０に所定の電圧を印加すると、レーザダイオード４０の発光面４００に位置する発光中心からレーザ光が放射される。ここで、図３に示されるようなヘッド構造において、レーザダイオード４０が発生させるレーザ光の電場の振動方向が、活性層４０ｅの積層面に対して垂直（Ｚ軸方向）であることが好ましい。すなわち、レーザダイオード４０は、ＴＭモードの偏光を発生させるチップであることが好ましい。
【００５６】
以上に述べた光源ユニット２３とスライダ２２とを接続することによって、熱アシスト磁気記録ヘッド２１が構成される。この接続においては、ユニット基板２３０の接着面２３００とスライダ基板２２０の背面２２０１とを接面させるが、その際、レーザダイオード４０から発生したレーザ光が導波路３５のＡＢＳ２２００とは反対側の端面３５２に丁度入射するように、ユニット基板２３０及びスライダ基板２２０の位置が決定される。
【００５７】
なお、スライダ２２及び光源ユニット２３の大きさは任意であるが、例えば、スライダ２２は、トラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅７００μｍ×（Ｚ軸方向の）長さ８５０μｍ×（Ｘ軸方向の）厚み２３０μｍの、いわゆるフェムトスライダであってもよい。この場合、光源ユニット２３は、これよりも一回り小さい大きさ、例えば、トラック幅方向の幅４２５μｍ×長さ３００μｍ×厚み３００μｍであってもよい。
【００５８】
図４は、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極層３４０の構成を概略的に示す斜視図である。同図においては、書き込み磁界及び近接場光が磁気記録媒体に向かって放射される位置を含むヘッド部端面２２１０が、左側に位置している。
【００５９】
図４によれば、近接場光発生用のレーザ光５３を伝播させるための導波路３５と、レーザ光５３によって励起される表面プラズモンが伝播するエッジである伝播エッジ３６０を備えた表面プラズモン・アンテナ３６とが設けられている。さらに、導波路３５の側面３５４の一部と、この一部に対向した表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０を含む下面３６２の一部との間に挟まれた部分が、緩衝部５０となっている。すなわち、伝播エッジ３６０の一部は、緩衝部５０に覆われている。緩衝部５０は、レーザ光５３を表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合させる役割を果たす。ここで、導波路３５の側面とは、導波路３５を取り囲む端面のうち、レーザ光５３の伝播方向（−Ｘ方向）に垂直なヘッド部端面２２１０側の端面３５０及びその反対側の端面３５２以外の端面を指すものとする。この側面は、コアに相当する導波路３５において伝播するレーザ光５３が全反射し得る面となる。なお、本実施形態において、一部が緩衝部５０に接面した導波路３５の側面３５４は、導波路３５の上面となっている。また、緩衝部５０は、保護層３８（図２）の一部であってもよいし、保護層３８とは別に設けられた新たな層であってもよい。
【００６０】
表面プラズモン・アンテナ３６は、さらに、ヘッド部端面２２１０に達した近接場光発生端面３６ａを備えている。この近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅに近接している。また、伝播エッジ３６０は、レーザ光５３と表面プラズモンモードで結合する部分である緩衝部５０に覆われた部分から、近接場光発生端面３６ａまで伸長しており、レーザ光５３によって励起される表面プラズモンを近接場光発生端面３６ａまで伝播させる役割を果たす。ここで、伝播エッジ３６０のヘッド部端面２２１０側の部分は、近接場光発生端面３６ａに向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０とは反対側の端面３６１に近づくように伸長している直線状又は曲線状となっている。なお、伝播エッジ３６０の角は、表面プラズモンが伝播エッジ３６０から逃げてしまう現象を防止するために、丸められていてもよい。この際、丸められた角の曲率半径は、例えば５〜５００ｎｍである。
【００６１】
また、表面プラズモン・アンテナ３６は、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０の近傍において、近接場光発生端面３６ａに向かってハイト方向（Ｚ軸方向）に先細となる形状を有している。また、表面プラズモン・アンテナ３６においては、ＹＺ面による断面が三角形状を有しており、特にヘッド部端面２２１０の近傍において所定の三角形状を有している。その結果、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、端面３６ａに達した伝播エッジ３６０の端を１つの頂点とする三角形状を有している（図５）。ここで、伝播エッジ３６０を伝播する表面プラズモンが近接場光発生端面３６ａに至って、近接場光発生端面３６ａから近接場光が発生する。
【００６２】
導波路３５及び緩衝部５０は、表面プラズモン・アンテナ３６の−Ｚ側、すなわち主磁極３４００とは反対側に設けられている。その結果、緩衝部５０に覆われた伝播エッジ３６０も主磁極３４００とは反対側に位置することになる。このような構成においては、書き込み磁界を発生させる主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光を発生させる近接場光発生端面３６ａとの距離を十分に、好ましくは１００ｎｍ以下に小さくした状態においても、導波路３５を、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光５３の一部が金属からなる主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００６３】
同じく図４によれば、導波路３５の形状は直方体でもよいが、同図に示すように、ヘッド部端面２２１０側の部分のトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅が狭くなっていてもよい。導波路３５のヘッド部端面２２１０とは反対側の端面側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ１は、例えば約０.５〜２００μｍ（マイクロメートル）とすることができ、端面３５０側の部分におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＷＧ２は、例えば約０.３〜１００μｍとすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＷＧは、例えば０.１〜４μｍとすることができ、（Ｘ軸方向の）高さ（長さ）ＨＷＧは、例えば１０〜３００μｍとすることができる。
【００６４】
また、導波路３５の側面、すなわち上面３５４、下面３５３、及びトラック幅方向（Ｙ軸方向）の両側面３５１は、緩衝部５０と接面した部分を除いて、保護層３８（図２）と接している。ここで、導波路３５は、保護層３８の構成材料の屈折率ｎＯＣよりも高い屈折率ｎＷＧを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された材料から構成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが６００ｎｍであって、保護層３８が、ＳｉＯ２（ｎ＝１.５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。さらに、保護層３８が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、ＳｉＯＸＮＹ（ｎ＝１.７〜１.８５）、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）、Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.３３）、ＴｉＯ（ｎ＝２.３〜２.５５）又はＴｉＯ２（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によってレーザ光５３の伝播損失が低く抑えられる。さらに、導波路３５がコアとして働く一方、保護層３８がクラッドとしての機能を果たし、全側面での全反射条件が整うことになる。これにより、より多くのレーザ光５３が緩衝部５０の位置に達し、導波路３５の伝播効率が向上する。
【００６５】
ここで、導波路３５が、誘電材料の多層構造を有しており、上方の層ほど屈折率ｎがより高くなる構造を有していてもよい。例えば、ＳｉＯＸＮＹにおいて組成比Ｘ、Ｙの値を適切に変化させた誘電材料を順次積層することにより、このような多層構造が実現する。積層数は、例えば８〜１２層とすることができる。その結果、レーザ光５３がＺ軸方向の直線偏光である場合、レーザ光５３を、Ｚ軸方向においてより緩衝部５０側に伝播させることができる。この際、この多層構造の各層の組成、層厚及び層数を選択することによって、レーザ光５３のＺ軸方向における所望の伝播位置を実現することが可能となる。
【００６６】
表面プラズモン・アンテナ３６は、金属等の導電材料、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ若しくはＡｌ、又はこれら元素のうちの複数の合金から形成されていることが好ましい。また、表面プラズモン・アンテナ３６の上面３６１におけるトラック幅方向（Ｙ軸方向）の幅ＷＮＦは、レーザ光５３の波長よりも十分に小さく、例えば約１０〜１００ｎｍとすることができ、（Ｚ軸方向の）厚さＴＮＦ１も、レーザ光５３の波長よりも十分に小さく、例えば約１０〜１００ｎｍとすることができ、（Ｘ軸方向の）長さ（高さ）ＨＮＦは、例えば約０.８〜６.０μｍとすることができる。
【００６７】
緩衝部５０は、導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも低い屈折率ｎＢＦを有する誘電材料で形成されている。例えば、レーザ光の波長λＬが６００ｎｍであって、導波路３５が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）から形成されていてもよい。また、導波路３５が、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６）から形成されている場合、緩衝部５０は、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。これらの場合、この緩衝部５０を、ＳｉＯ２（ｎ＝１.４６）又はＡｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）からなるクラッドとしての保護層３８（図２）の一部とすることも可能である。また、緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）長さ、すなわち導波路３５と表面プラズモン・アンテナ３６との結合部分の長さＬＢＦは、０.５〜５μｍであることが好ましい。緩衝部５０の（Ｚ軸方向の）厚さＴＢＦは、１０〜２００ｎｍであることが好ましい。これら緩衝部５０の長さＬＢＦ及び厚さＴＢＦは、表面プラズモンの適切な励起、伝播を得るために重要なパラメータとなる。また、緩衝部５０のヘッド部端面２２１０側の端は、Ｘ軸方向においてヘッド部端面２２１０から距離ＤＢＦだけ離隔している。表面プラズモンの伝播距離は、この距離ＤＢＦによって調整される。
【００６８】
同じく図４に示すように、表面プラズモン・アンテナ３６と第１の主磁極部３４００ａとの間であってヘッド部端面２２１０側の位置に、熱伝導層５１が設けられることが好ましい。この熱伝導層５１は、保護層３８（図２）に比べて熱伝導率の高い、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ又はＤＬＣ等の絶縁材料で形成されている。このような熱伝導層５１を設けることによって、表面プラズモン・アンテナ３６が近接場光を発生させる際に生じる熱の一部を、この熱伝導層５１を介して主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１に逃がすことができる。すなわち、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１をヒートシンクとして用いることができる。その結果、表面プラズモン・アンテナ３６の過度の温度上昇を抑制することができ、近接場光発生端面３６ａの不要な突出や、表面プラズモン・アンテナ３６における光利用効率の大幅な低下を回避することができる。
【００６９】
この熱伝導層５１の厚さＴＴＣは、ヘッド部端面２２１０上における近接場光発生端面３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとの間隔ＤＮ−Ｐ（図５）に相当し、１００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定される。さらに、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮ２は、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０を覆う絶縁層５２の屈折率ｎＩＮ１と同じに、又はそれよりも低くなるように設定されている。すなわち、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０は、自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮ２と同じか、又はそれよりも高い屈折率ｎＩＮ１を有する材料で覆われていることになる。これにより、伝播エッジ３６０上を表面プラズモンが安定して伝播することが可能となる。実際には、屈折率ｎＩＮ１≧屈折率ｎＩＮ２×１.５であることが好ましいことが分かっている。
【００７０】
同じく図４によれば、主磁極層３４０は、上述したように、主磁極３４００と主磁極本体部３４０１とを含む。このうち、主磁極３４００は、ヘッド部端面２２１０に達した端面３４００ｅを有する第１の主磁極部３４００ａと、ヘッド部端面２２１０側の端部が第１の主磁極部３４００ａのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている第２の主磁極部３４００ｂとを含む。また、主磁極本体部３４０１のヘッド部端面２２１０側の端部は、第２の主磁極部３４００ｂのヘッド部端面２２１０とは反対側の部分上に重なっている。このように、主磁極層３４０のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ３６のヘッド部端面２２１０側の端部に近づくように素子形成面２２０２（図３）に対して傾斜している。これにより、主磁極層３４０を導波路３５から十分に離隔させた上で、主磁極３４００の端面３４００ｅと近接場光発生端面３６ａとを十分に近接させることができる。
【００７１】
図５は、表面プラズモン・アンテナ３６及び電磁変換素子３４のヘッド部端面２２１０上での端面の形状を示す平面図である。
【００７２】
図５に示すように、電磁変換素子３４においては、主磁極３４００（第１の主磁極部３４００ａ）とライトシールド層３４５（トレーリングシールド３４５０）とがヘッド部端面２２１０に達している。このうち、主磁極３４００のヘッド部端面２２１０上における端面３４００ｅの形状は、例えば、長方形、正方形又は台形である。ここで、上述した幅ＷＰは、この主磁極３４００の端面３４００ｅにおけるリーディング側の辺の長さであり、磁気ディスクの磁気記録層に形成されるトラックの幅を規定する。幅ＷＰは、例えば０.０５〜０.５μｍ程度である。
【００７３】
また、ヘッド部端面２２１０上において、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａは、主磁極３４００の端面３４００ｅの近傍にあって、端面３４００ｅのリーディング側（−Ｚ側）に位置している。ここで、近接場光発生端面３６ａと端面３４００ｅとの間隔をＤＮ−Ｐとすると、間隔ＤＮ−Ｐは、１００ｎｍ以下の十分に小さい値であって、後に実施例を用いて示されるように、２０ｎｍ以上であることが好ましく、３０ｎｍ以上であることがより好ましい。本発明による熱アシスト磁気記録においては、この近接場光発生端面３６ａが主要な加熱作用部分となり、端面３４００ｅが書き込み部分となるので、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。これにより、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【００７４】
さらに、近接場光発生端面３６ａは、本実施形態において、ヘッド部端面２２１０上で、底辺３６１ａをトレーリング側（＋Ｚ側）に持ち、伝播エッジ３６０の端３６０ａをリーディング側（−Ｚ側）の頂点とする二等辺三角形となっている。この近接場光発生端面３６ａの高さ（表面プラズモン・アンテナ３６のヘッド部端面２２１０における厚さ）ＴＮＦ２は、後に実施例を用いて示されるように、３０ｎｍ以下とすることが好ましく、２０ｎｍ以下とすることがより好ましい。これにより、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置が、トレーリング側の端辺３６１ａ近傍となり、より主磁極３４００の端面３４００ｅに近づくこととなる。また、二等辺三角形の頂点３６０ａにおける頂角θＮＦは、６０〜１３０度であることが好ましく、後に実施例を用いて示されるように、８０〜１１０度であることがより好ましい。この頂角θＮＦを調整することによって、近接場光発生端面３６ａ内における近接場光の発光位置を、よりトレーリング側にすることが可能となる。
【００７５】
さらに、導波路３５と主磁極３４００との間隔をＤＷ−Ｐとすると、上述したように間隔ＤＮ−Ｐを非常に小さい値に設定した上で、間隔ＤＷ−Ｐを十分に大きくすることができる。すなわち、図４に示した本発明に係る構成によれば、導波路３５を、主磁極３４００及び主磁極本体部３４０１から十分に離隔させることができる。その結果、レーザ光の一部が金属からなる主磁極３４００又は主磁極本体部３４０１に吸収されてしまって近接場光に変換される光量が低減してしまう事態を回避することができる。
【００７６】
図６は、本発明に係る表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録を説明するための概略図である。
【００７７】
図６によれば、電磁変換素子３４による磁気ディスク１０の磁気記録層への書き込みの際、最初に、光源ユニット２３のレーザダイオード４０から放射されたレーザ光５３が、導波路３５を伝播する。次いで、緩衝部５０の近傍まで進行したレーザ光５３は、屈折率ｎＷＧを有する導波路３５と、屈折率ｎＢＦを有する緩衝部５０と、金属等の導電材料からなる表面プラズモン・アンテナ３６との光学的構成と結びついて、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０に表面プラズモンモードを誘起する。すなわち、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合する。実際には、コアである導波路３５と緩衝部５０との光学的な界面条件から、緩衝部５０内にエバネッセント光が励起される。次いで、このエバネッセント光と、表面プラズモン・アンテナ３６の金属表面（伝播エッジ３６０）に励起される電荷のゆらぎとが結合する形で表面プラズモンモードが誘起され、表面プラズモンが励起される。なお、正確には、この系においては素励起である表面プラズモンが電磁波と結合することになるので、励起されるのは表面プラズモン・ポラリトンである。しかしながら以後、省略して、表面プラズモン・ポラリトンを表面プラズモンと呼ぶ。伝播エッジ３６０は、表面プラズモン・アンテナ３６の傾斜した下面３６２において導波路３５に最も近い位置にあり、また角部であって電場が集中しやすいので、表面プラズモンが励起されやすい。この際、この表面プラズモンモードの誘起は、緩衝部５０の屈折率ｎＢＦを導波路３５の屈折率ｎＷＧよりも小さく設定し（ｎＢＦ＜ｎＷＧ）、さらに、上述したように緩衝部５０の（Ｘ軸方向の）高さ、すなわち導波路３５と表面プラズモン・アンテナ３６との結合部分の長さＬＢＦと、（Ｚ軸方向の）緩衝部５０の厚さＴＢＦとを適切に選択することによって可能となる。
【００７８】
この誘起された表面プラズモンモードにおいては、表面プラズモン６０が、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０上に励起され、この伝播エッジ３６０上を矢印６１の方向に沿って伝播する。この表面プラズモン６０の伝播は、表面プラズモン・アンテナ３６の伝播エッジ３６０が自身とは反対側の端面３６１を覆う材料の屈折率ｎＩＮ２と同じか、又はそれよりも高い屈折率ｎＩＮ１を有する材料で覆われている、という条件の下、可能となる。実際には、屈折率ｎＩＮ１≧屈折率ｎＩＮ２×１.５であることが好ましいことが分かっている。図６においては、熱伝導層５１の屈折率ｎＩＮ２が、近接場光発生層３６の伝播面３６０を覆う絶縁層５２の屈折率ｎＩＮ１よりも低くなるように設定される。
【００７９】
このように表面プラズモン６０が伝播することにより、ヘッド部端面２２１０に達しており伝播エッジ３６０の行き着く先である頂点３６０ａを有する近接場光発生端面３６ａに、表面プラズモン６０すなわち電場が集中することになる。その結果、この近接場光発生端面３６ａから近接場光６２が発生する。この近接場光６２が磁気ディスク１０の磁気記録層に向けて照射され、磁気ディスク１０の表面に達し、磁気ディスク１０の磁気記録層部分を加熱する。これにより、その部分の異方性磁界（保磁力）が書き込みを行うことが可能な値にまで低下する。その直後、この部分に、主磁極３４００から発生する書き込み磁界６３を印加して書き込みを行う。以上、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００８０】
ここで、上述したように、ヘッド部端面２２１０上での近接場光発生端面３６ａの形状及びサイズを調整することによって、近接場光発生端面３６ａ上での近接場光６２の発光位置を、第１の主磁極部３４００ａにより近いトレーリング側（端辺３６１ａ側）に位置させることができる。これにより、磁気ディスク１０の磁気記録層における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。その結果、熱アシストによる安定した書き込み動作が確実に実施可能となる。
【００８１】
また、本発明の表面プラズモン・アンテナ３６において、表面プラズモンが伝播する伝播エッジ３６０は、非常に狭いトラック幅方向の幅を有する伝播領域となっている。また、本実施形態においては、表面プラズモン・アンテナ３６のＹＺ面による断面が三角形状を有しており、特にヘッド部端面２２１０の近傍において所定の三角形状を有している。従って、ヘッド製造の際の研磨加工後のヘッド部端面２２１０において、研磨面として現れる近接場光発生端面３６ａを、所望の形状（本実施形態では三角形状）とし、そのサイズを非常に小さくし、その上で確実に表面プラズモンが伝播されてくるようにすることが可能となる。
【００８２】
また、以上に述べたような表面プラズモンモードを利用した熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモン・アンテナ３６における光利用効率が、従来のプラズモン・アンテナを用いた場合の報告例に見られるように５〜１０％程度又はそれ未満であったのに対して、例えば約２０％前後となり、大幅に向上する。これにより、表面プラズモン・アンテナ３６が過度に温度上昇することがなく、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制される。
【００８３】
さらに、従来の、導波路を伝播するレーザ光がヘッド端面の位置に設けられたプラズモン・アンテナに直接照射される形態においては、照射されたレーザ光の多くの部分が、プラズモン・アンテナ内で熱エネルギーに変わってしまう。一方、このプラズモン・アンテナのサイズはレーザ光の波長以下に設定されており、その体積は非常に小さい。従って、この熱エネルギーによって、プラズモン・アンテナは非常な高温、例えば５００℃にまで達していた。これに対して、本発明による熱アシスト磁気記録においては、表面プラズモンモードを利用しており、表面プラズモン６０をヘッド部端面２２１０に向かって伝播させることによって近接場光６２を発生させている。これにより、近接場光発生端面３６ａにおける近接場光発生時の温度が、例えば約１００℃前後となり大幅に低減する。その結果、近接場光発生端面３６ａの磁気ディスク１０に向かう方向の突出が抑制され、良好な熱アシスト磁気記録が可能となる。
【００８４】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明による表面プラズモン・アンテナにおける種々の実施形態を示す概略図である。
【００８５】
図７（Ａ）によれば、図４に示された表面プラズモン・アンテナ３６は、ブレード（blade）状である。ここで、刃先に相当する伝播エッジ３６０は、伝播エッジ３６０とは反対側の端面である上面３６１に平行な部分３６００と、近接場光発生端面３６ａに向かうにつれて、上面３６１に近づくように伸長し近接場光発生端面３６ａ（ヘッド部端面２２１０）に達している部分３６０１とを含む。また、ＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ３６０部分を頂点とする二等辺三角形となっており、近接場光発生端面３６ａの形状も二等辺三角形となっている。
【００８６】
図７（Ｂ）によれば、表面プラズモン・アンテナ７１は、ブレード（blade）状の部分に突出部７１２が連結された形状を有している。ここで、刃先に相当する伝播エッジ７１０は、伝播エッジ上面７１１に平行な部分７１００と、近接場光発生端面７１ａに向かうにつれて、上面７１１に近づくように伸長している部分７１０１と、上面７０１に平行であって近接場光発生端面７１ａ（ヘッド部端面２２１０）に達している部分７１０２とを含む。また、ＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ７１０部分を頂点とする二等辺三角形となっており、近接場光発生端面７１ａの形状も二等辺三角形となっている。
【００８７】
このような表面プラズモン・アンテナ７１においても、近接場光発生端面７１ａの二等辺三角形の頂角及びサイズを調整することによって、近接場光発生端面７１ａ上での近接場光の発光位置を、例えばより上方（＋Ｚ側）に調整すること可能となる。その結果、この表面プラズモン・アンテナ７１を主磁極の十分近くに配置し、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。
【００８８】
図７（Ｃ）によれば、表面プラズモン・アンテナ７２は、四角形状（本実施形態では菱形状）である近接場光発生端面７２ａを備えている。ここで、伝播エッジ７２０は、上方のエッジ７２１に平行な部分７２００と、近接場光発生端面７２ａに向かうにつれて、上方のエッジ７２１に近づくように伸長し近接場光発生端面７２ａ（ヘッド部端面２２１０）に達している部分７２０１とを含む。また、ＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ７２０部分を１つの頂点とする四角形（本実施形態では菱形）となっている。
【００８９】
このような表面プラズモン・アンテナ７２においても、近接場光発生端面７２ａの菱形の頂角及びサイズを調整することによって、近接場光発生端面７２ａ上での近接場光の発光位置を、例えばエッジ７２１の端７２１ａに調整することが可能となる。その結果、この表面プラズモン・アンテナ７２を主磁極の十分近くに配置し、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。
【００９０】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図８Ｄは、本発明による導波路、表面プラズモン・アンテナ及び主磁極の形状及び配置に関する種々の実施形態を示す概略図である。
【００９１】
図８Ａによれば、主磁極８０は、素子形成面２２０２に平行に伸長した１つの層である。また、表面プラズモン・アンテナ８１のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、主磁極８０のヘッド部端面２２１０側の端部に近づくように素子形成面２２０２に対して傾斜している。このような実施形態においても、ヘッド部端面２２１０上において、表面プラズモン・アンテナ８１の近接場光発生端面８１ａを主磁極８０の端面８０ｅの近傍に位置させながら、導波路３５と主磁極８０との間のＺ軸方向の距離ＤＷ−Ｐ′を十分に大きな値に設定することができる。これにより、レーザ光の一部が主磁極に吸収されて近接場光に変換される光量が低減する事態を、より確実に回避することができる。
【００９２】
図８Ｂによれば、表面プラズモン・アンテナ８３は、一直線状に伸張しており近接場光発生端面８３ａに至る伝播エッジ８３０を備えている。また、表面プラズモン・アンテナ８３の伝播エッジ８３０とは反対側の端面８３１は、伝播エッジ８３０に平行な部分８３１０と、近接場光発生端面８３ａに向かうにつれて、伝播エッジ８３０に近づくように傾斜した部分８３１１とを含む。また、表面プラズモン・アンテナ８３のＹＺ面（ヘッド部端面２２１０に平行な面）による断面の形状は、伝播エッジ８３０部分を頂点とする二等辺三角形となっており、近接場光発生端面８３ａの形状も二等辺三角形となっている。
【００９３】
また、主磁極層８２は、主磁極８２０と主磁極本体部８２１とを含む。このうち、主磁極８２０のヘッド部端面２２１０側の部分は、ヘッド部端面２２１０に向かうにつれて、表面プラズモン・アンテナ８３のヘッド部端面２２１０側の部分、すなわち端面部分８３１１に近づくように傾斜している。このような実施形態においても、ヘッド部端面２２１０上において、表面プラズモン・アンテナ８３の近接場光発生端面８３ａを主磁極層８２の端面８２ｅの近傍に位置させながら、導波路３５と主磁極層８２との間のＺ軸方向の距離ＤＷ−Ｐ′′を十分に大きな値に設定することができる。これにより、レーザ光の一部が主磁極に吸収されて近接場光に変換される光量が低減する事態を、より確実に回避することができる。
【００９４】
図８Ｃによれば、本実施形態においては、主磁極８４、表面プラズモン・アンテナ８５、緩衝部８６及び導波路８７が、スライダ基板２２０側から順次＋Ｚ方向に向かって積層されている。また、表面プラズモンを伝播させる伝播エッジ８５０は、表面プラズモン・アンテナ８５の主磁極８４とは反対側に位置しており、近接場光発生端８５ａまで伸張している。その結果、ヘッド部端面２２１０において、近接場光発生端８５ａは、主磁極８４の端面８４ｅのトレーリング側（＋Ｚ側）に配置されている。このような実施形態においても、近接場光発生端８５ａを主磁極８４の端面８４ｅの十分近くに配置し、磁気ディスクの磁気記録層において十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界を印加することができる。
【００９５】
図８Ｄに示した実施形態においては、導波路３５、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極層３４０の配置は、図３及び図４に示した形態と同じであるが、磁気ディスクから戻ってきた磁束を受けるリターンヨークであるライトシールド層８９は、導波路３５及び表面プラズモン・アンテナ３６の主磁極層３４０とは反対側、すなわちリーディング側（−Ｚ側）に設けられている。また、ライトシールド層８９と主磁極層３４０とは、バックコンタクト部８８によって磁気的に接続されている。さらに、書き込みコイル層３４３′は、１ターンの間に少なくとも主磁極層３４０とライトシールド層８９との間を通過するように形成されており、バックコンタクト部８８を中心として巻回するスパイラル構造を有している。このような実施形態においても、本発明に係る表面プラズモンを用いた良好な熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
【００９６】
図９は、図１に示した磁気ディスク装置の記録再生及び発光制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。
【００９７】
図９において、９０は制御ＬＳＩ、９１は、制御ＬＳＩ９０から記録データを受け取るライトゲート、９２はライト回路、９３は、レーザダイオード４０に供給する動作電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、９５は、ＭＲ効果素子３３へセンス電流を供給する定電流回路、９６は、ＭＲ効果素子３３の出力電圧を増幅する増幅器、９７は、制御ＬＳＩ９０に対して再生データを出力する復調回路、９８は温度検出器、９９は、レーザダイオード４０の制御回路をそれぞれ示している。
【００９８】
制御ＬＳＩ９０から出力される記録データは、ライトゲート９１に供給される。ライトゲート９１は、制御ＬＳＩ９０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路９２へ供給する。ライト回路９２は、この記録データに従って書き込みコイル層３４３に書き込み電流を流し、主磁極３４００から発生する書き込み磁界により磁気ディスク上に書き込みを行う。
【００９９】
制御ＬＳＩ９０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路９５からＭＲ積層体３３２に定電流が流れる。このＭＲ効果素子３３により再生された信号は増幅器９６で増幅された後、復調回路９７で復調され、得られた再生データが制御ＬＳＩ９０に出力される。
【０１００】
レーザ制御回路９９は、制御ＬＳＩ９０から出力されるレーザＯＮ／ＯＦＦ信号及び動作電流制御信号を受け取る。このレーザＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、発振しきい値以上の動作電流がレーザダイオード４０に印加される。これによりレーザダイオード４０が発光し、レーザ光が導波路３５を伝播して、表面プラズモンモードで表面プラズモン・アンテナ３６に結合する。これにより、表面プラズモン・アンテナ３６の端から近接場光が発生し、磁気ディスクの磁気記録層に照射され、磁気記録層を加熱する。この際の動作電流値は、動作電流制御信号に応じた値に制御される。制御ＬＳＩ９０は、記録再生動作とのタイミングに応じてレーザＯＮ／ＯＦＦ信号を発生させ、温度検出器９８によって測定された磁気ディスクの磁気記録層の温度等を考慮し、ＲＯＭ９３内の制御テーブルに基づいて、動作電流値制御信号の値を決定する。ここで、制御テーブルは、発振しきい値及び光出力−動作電流特性の温度依存性のみならず、動作電流値と熱アシスト作用を受けた磁気記録層の温度上昇分との関係、及び磁気記録層の異方性磁界（保磁力）の温度依存性についてのデータも含んでいてもよい。このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、レーザＯＮ／ＯＦＦ信号及び動作電流値制御信号系を設けることによって、単純に記録動作に連動したレーザダイオード４０への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
【０１０１】
なお、記録再生及び発光制御回路１３の回路構成は、図９に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定してもよい。
【０１０２】
以下、本発明による表面プラズモン・アンテナの近接場光発生端面における近接場光の発生を、シミュレーションによって解析した実施例を示す。
【０１０３】
シミュレーション解析実験は、電磁場解析である３次元の有限差分時間領域（Finite-Difference Time-Domain）法を用いて行われた。シミュレーション解析実験が行われた系は、図４及び図５に示された導波路３５、緩衝部５０、表面プラズモン・アンテナ３６、主磁極３４００及び保護層３８を含むヘッド部２２１と、ヘッド部端面２２１０上の空気層（屈折率ｎ＝１）とからなるエリアであった。導波路３５に入射されたレーザ光は、波長λＬが６５０ｎｍ又は７８５ｎｍであって、ＴＭ偏光（レーザ光の電場の振動方向が導波路３５の層面に垂直：Ｚ軸方向）を有するガウシアンビームであった。また、このレーザ光の強度ＩＩＮは、６３２（Ｖ／ｍ）２であった。
【０１０４】
導波路３５は、幅ＷＷＧ２（図４）が０.８μｍ、厚さＴＷＧが０.２５μｍであり、Ｔａ２Ｏ５で形成されていた。このＴａ２Ｏ５においては、波長λＬが６５０ｎｍ及び７８５ｎｍのいずれにおいても屈折率ｎ＝２.１５であった。また、表面プラズモン・アンテナ３６は、幅ＷＮＦ（図４）が０.８５μｍ、厚さＴＮＦが０.３μｍであり、Ａｇで形成されていた。このＡｇにおいては、波長λＬが６５０ｎｍの際、屈折率の実数部が０.１３４であって虚数部が４.１３５であり、波長λＬが７８５ｎｍの際、屈折率の実数部が０.１６４であって虚数部が５.１１５であった。また、ヘッド部端面２２１０から表面プラズモン・アンテナ３６の先細となり始める位置までの距離ＤＢＦ１（図４）が０.７μｍであり、この先細となり始める位置から導波路３５のヘッド部端面２２１０側の端面までの距離ＤＢＦ２が０.５μｍであった。ここで、距離ＤＢＦ１＋距離ＤＢＦ２＝距離ＤＢＦ（図４）となる。また、保護層３８は、Ａｌ２Ｏ３（波長λＬが６５０ｎｍ及び７８５ｎｍのいずれにおいても屈折率ｎ＝１.６５）で形成されており、緩衝部５０は、この保護層３８の一部であった。すなわち、緩衝部５０の屈折率ｎＢＦは波長λＬが６５０ｎｍ及び７８５ｎｍのいずれにおいても１.６５であった。さらに、主磁極３４００の端面３４００ｅ（図５）は、表面プラズモン・アンテナ３６側の短辺が１００ｎｍ、反対側の長辺が１９５ｎｍ、高さが３００ｎｍの台形状であり、主磁極３４００はＦｅＣｏによって形成されていた。このＦｅＣｏにおいては、波長λＬが６５０ｎｍの際、屈折率の実数部が２.８７であって虚数部が３.６３であり、波長λＬが７８５ｎｍの際、屈折率の実数部が３.０８であって虚数部が３.９であった。
【０１０５】
（近接場光発生端面のサイズと発光位置との関係）
以上で述べた実験条件の下、表面プラズモン・アンテナ３６における、三角形状を有する近接場光発生端面３６ａの高さＴＮＦ２（図５）と、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置との関係をシミュレーションにより測定した。このシミュレーションにおいて、近接場光発生端面３６ａの頂点３６０ａにおける頂角θＮＦは１１０度であり、近接場光発生端面３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとのヘッド部端面２２１０上での間隔ＤＮ−Ｐ（図５）は、５０ｎｍであった。
【０１０６】
表１は、近接場光発生端面３６ａの形状である三角形の高さＴＮＦ２と、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置との関係のシミュレーション測定結果を示している。また、図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、表１（及び表２〜４）に示された近接場光のヘッド部端面（媒体対向面）２２１０上での発光位置を示した概略図である。ここで、図１０（Ａ）は、近接場光の発光位置が「リーディング側」である場合を示しており、発生領域１０００は、頂点３６０ａ近傍となっている。また、図１０（Ｂ）は、近接場光の発光位置が「中間」である場合を示しており、発生領域１００１及び１００２は、頂点３６０ａ近傍及び端辺３６１ａ近傍となっている。さらに、図１０（Ｃ）は、近接場光の発光位置が「トレーリング側」である場合を示しており、発生領域１００３は、端辺３６１ａ近傍となっている。
【表１】
2010108584.tif 000003
【０１０７】
表１によれば、導波路３５に入射したレーザ光の波長λＬにかかわらず、高さＴＮＦ２が４０ｎｍ以上においては、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置はリーディング側又は中間位置となっている。これは、表面プラズモンが伝播してくる伝播エッジ３６０の端３６０ａが、近接場光発生端面３６ａ上においてリーディング側（−Ｚ側）に位置することによる。これに対して、高さＴＮＦ２が２０ｎｍにおいては、近接場光の発光位置は、トレーリング側となる。これは、近接場光発生端面３６ａにおいて、端３６０ａ（図５）に相当する頂点の近傍部分と、端３６０ａ以外の鋭角を有する２つの頂点の近傍部分とが近くなって両者の間に相互作用が働き、近接場光の発光位置が２つの頂点の近傍部分側にシフトするためと考えられる。この場合、近接場光の発光位置は、主磁極３４００の端面３４００ｅにより近くなり、磁気ディスクの磁気記録層における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界をより確実に印加することができる。従って、高さＴＮＦ２は、３０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましいことが理解される。
【０１０８】
（近接場光発生端面の頂角θＮＦと発光位置との関係）
次いで、上述した実験条件の下、表面プラズモン・アンテナ３６における、三角形状を有する近接場光発生端面３６ａの頂点３６０ａでの頂角θＮＦ（図５及び図１０（Ａ）〜（Ｃ））と、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置との関係をシミュレーションにより測定した。このシミュレーションにおいて、近接場光発生端面３６ａの高さＴＮＦ２は２０ｎｍであり、近接場光発生端面３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとのヘッド部端面２２１０上での間隔ＤＮ−Ｐ（図５）は、５０ｎｍであった。
【０１０９】
表２は、近接場光発生端面３６ａの形状である三角形の頂角θＮＦと、近接場光発生端面３６０上における近接場光の発光位置との関係のシミュレーション測定結果を示してい
る。
【表２】
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【０１１０】
表２によれば、頂角θＮＦが８０度以上であって１１０度以下の場合、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置は、トレーリング側となり、主磁極３４００の端面３４００ｅにより近くなることが理解される。この場合、磁気ディスクの磁気記録層における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界をより確実に印加することができる。
【０１１１】
（近接場光発生端面と主磁極端面との間隔ＤＮ−Ｐ）
次いで、上述した実験条件の下、表面プラズモン・アンテナ３６の近接場光発生端面３６ａと主磁極３４００の端面３４００ｅとの、ヘッド部端面２２１０上における間隔ＤＮ−Ｐ（図５及び図１０（Ａ）〜（Ｃ））と、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置との関係をシミュレーションにより測定した。このシミュレーションにおいて、近接場光発生端面３６ａの高さＴＮＦ２は２０ｎｍであり、頂角θＮＦは１１０度であった。
【０１１２】
表３は、間隔ＤＮ−Ｐと、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置との関係のシミュレーション測定結果を示している。
【表３】
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【０１１３】
表３によれば、間隔ＤＮ−Ｐが１０ｎｍであって非常に小さい場合、近接場光発生端面３６ａ上における近接場光の発光位置は、中間位置となっている。これは、本来発光位置がトレーリング側となるところ、発生する近接場光の一部が主磁極３４００に吸収されてしまい、結果として発光位置がリーディング側にシフトしたためと考えられる。これに対して、間隔ＤＮ−Ｐが３０ｎｍ、又はそれ以上においては、近接場光の発光位置は、トレーリング側となり、主磁極３４００の端面３４００ｅにより近くなる。この場合、磁気ディスクの磁気記録層における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界をより確実に印加することができる。従って、間隔ＤＮ−Ｐは、少なくとも２０ｎｍであることが好ましく、少なくとも３０ｎｍであることがより好ましいことが理解される。
【０１１４】
（一直線状の伝播エッジ）
さらに、図８Ｂに示された導波路３５、表面プラズモン・アンテナ８３及び主磁極８２０からなる系における、近接場光発生端面８３ａ上での近接場光の発光位置をシミュレーションにより測定した。シミュレーション測定結果を、表４に示す。なお、シミュレーション実験条件は、表面プラズモン・アンテナ３６及び主磁極３４００に代えて表面プラズモン・アンテナ８３及び主磁極８２０を用いたこと以外は、上述した実験条件と同じである。また、近接場光発生端面８３ａの高さＴＮＦ２及び頂角θＮＦは、図８Ｂに示されたものである。また、近接場光発生端面８３ａと主磁極８２０の端面８２ｅとのヘッド部端面２２１０上での間隔ＤＮ−Ｐ（図８Ｂ）は、５０ｎｍであった。
【表４】
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【０１１５】
表４によれば、一直線状に伸張した伝播エッジ８３０を有する表面プラズモン・アンテナ８３と、ヘッド部端面２２１０側の部分が表面プラズモン・アンテナ８３に近づくように傾斜している主磁極８２０との組み合わせにおいても、近接場光の発光位置は、トレーリング側となり、主磁極８２０の端面８２ｅにより近くなることが理解される。これにより、磁気ディスクの磁気記録層における十分に加熱した部分に、十分に大きな勾配を有する書き込み磁界をより確実に印加することができる。
【０１１６】
以上、本発明によれば、近接場光発生端面上における近接場光の発光位置が、磁極端に十分近い位置となるように設置可能な表面プラズモン・アンテナが実現されることが理解される。また、磁気記録媒体上において書き込み位置を適切に加熱することが可能な熱アシスト磁気記録ヘッドが実現されることが理解される。これにより、良好な熱アシスト磁気記録を実現することが可能となり、例えば、１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎ２を超える記録密度の達成に貢献し得る。
【０１１７】
なお、以上に述べた実施形態は全て、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は、他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。特に、本発明による表面プラズモンモードを利用した近接場光発生素子は、超高速の光変調素子等の、非常に微細な光路を有する光デバイスに応用可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  磁気ディスク
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生及び発光制御回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ＨＧＡ
２０  サスペンション
２１  薄膜磁気ヘッド
２２  スライダ
２２０  スライダ基板
２２００  ＡＢＳ
２２０１  背面
２２０２  素子形成面
２２１  ヘッド部
２２１０、２２１２  ヘッド部端面
２３  光源ユニット
２３０  ユニット基板
２３００  接着面
２３０２  光源設置面
３２  ヘッド素子
３３  磁気抵抗（ＭＲ）素子
３４  電磁変換素子
３４０、８２  主磁極層
３４００、８０、８２０、８４  主磁極
３４００ｅ、８０ｅ、８４ｅ  端面
３４０１、８２１  主磁極本体部
３４０２、８８  バックコンタクト部
３４５、８９  ライトシールド層
３４５０  トレーリングシールド
３５  導波路
３５０、３５２  端面
３６、７１、７２、８１、８３、８５  表面プラズモン・アンテナ
３６０、７１０、７２０、８１０、８３０、８５０  伝播エッジ
３６ａ、７１ａ、７２ａ、８１ａ、８３ａ、８５ａ  近接場光発生端
３７０、３７１、４１０、４１１  端子電極
３８  保護層
３９  素子間シールド層
４０  レーザダイオード
４００  発光面
４０００  発光中心
４０ａ  ｎ電極
４０ｅ  活性層
４０ｉ  ｐ電極
４２  反射層
５０  緩衝部
５１  熱伝導層
５３  レーザ光
６０  表面プラズモン
６２  近接場光
６３  書き込み磁界
８０  導波路層
８００  キャビティ
８１  マスクパターン
９０  制御ＬＳＩ
９１  ライトゲート
９２  ライト回路
９３  ＲＯＭ
９５  定電流回路
９６  増幅器
９７  復調回路
９８  温度検出器
９９  レーザ制御回路
１０００、１００１、１００２、１００３  発生領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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